摘 要：分析反應容器火災爆炸事故發(fā)生的原因，提出針對性的防火防爆措施、技術(shù)、應急救援，對于此類事故的調(diào)查防范及救援具有一定指導意義。
關(guān)鍵詞：反應容器；火災爆炸；防火防爆；應急救援；
反應容器是指用來化學品生產(chǎn)進行化學反應的容器設(shè)備，常見的有固定床反應器、列管式反應器、反應釜、反應精餾塔、合成塔、聚合釜等。大多數(shù)反應是在高溫、高壓甚至超高壓條件下進行的，參與反應的原料及催化劑多為易燃、易爆的物質(zhì)，反應過程中稍有不慎就會引發(fā)火災和爆炸，事故發(fā)生頻率高。反應容器爆炸所產(chǎn)生的強大沖擊波和由于有毒、易燃、易爆物料泄漏而引起的火災易導致建筑物倒塌、人員傷亡，有的甚至引起連鎖爆炸，將整個車間、廠區(qū)夷為平地。因此加強對反應器火災爆炸事故的研究，預防此類事故的發(fā)生及應急救援十分重要。
一、反應容器火災爆炸事故原因分析
1.反應失控引起火災爆炸
許多化學反應如硝化、磺化、氧化、氯化、聚合等反應都是放熱較大的反應。在反應容器內(nèi)進行反應時，若正常的反應過程失控，反應熱蓄積，反應體系的溫度隨之升高，反應速度加快，體系內(nèi)壓力增大，當內(nèi)壓急劇上升超過容器的耐壓能力時，容器破裂，高壓物料從破裂處噴出。由于溫度的升高，反應物料還可能發(fā)生分解、燃燒，引發(fā)反應失控，發(fā)生火災爆炸事故。
2005年2月24日，江蘇某化工公司首次試生產(chǎn)乙二醇二甲醚過程中，由于乙二醇甲醚的滴加速度過快，反應釜溫度和壓力急劇上升，操作人員錯誤處置，打開了反應釜上用于投放固體原料的閘閥，導致反應釜內(nèi)的氫氣高速沖出，短時間達到爆炸極限，高速流動的氫氣與閘閥口摩擦產(chǎn)生靜電，引發(fā)了空間氣體爆炸，造成6人死亡，11人受傷，部分廠房炸毀，直接經(jīng)濟損失達500余萬元。
2.反應容器內(nèi)形成爆炸性混合物
有些氣態(tài)反應的原料混合氣，其原料配比處在爆炸極限范圍之內(nèi)而具有爆炸性。例如環(huán)氧乙烷與乙醇的化合反應，環(huán)氧乙烷與乙醇在原料總體積中分別占44.5%和55.5%，環(huán)氧乙烷的濃度已在爆炸極限之內(nèi)（其爆炸極限為3%~100%）；苯酐生產(chǎn)中萘與空氣的重量比為1：9左右，萘蒸氣在空氣中的體積濃度為2.25%（萘蒸氣爆炸極限為0.88%~5.9%）。有的反應在接近爆炸極限的條件下進行，如果控制不當易形成爆炸濃度。
反應容器內(nèi)可燃氣體或易燃液體蒸氣未置換或置換不徹底，也是形成爆炸性混合物的重要原因。
3.反應容器密封不嚴，物料反應燃燒爆炸
反應容器密封不嚴，使空氣進入釜內(nèi)劇烈反應爆炸。1995年5月11日19時14分，哈爾濱市助劑廠搪玻璃反應釜，由于釜底盲板的密封橡膠墊老化、滲漏，使空氣進入釜內(nèi)導致物料發(fā)生爆炸（當時釜內(nèi)是負壓），是羧乙基胺甲乙醚在溫度80℃以上遇氧發(fā)生劇烈的氧化反應導致爆炸，造成死亡1人、傷3人，廠房破損的重大事故，直接經(jīng)濟損失達10余萬元。
4.反應容器因設(shè)計制造缺陷引起爆炸
反應容器設(shè)計不合理、結(jié)構(gòu)形狀不連續(xù)、焊縫布置不當?shù)纫饝校辉O(shè)備材質(zhì)選擇不當、制造容器時焊接質(zhì)量不合要求及熱處理不當?shù)仁共牧享g性降低；容器殼體受到腐蝕介質(zhì)的腐蝕、強度降低等可能使容器在生產(chǎn)過程中發(fā)生爆炸。
5.反應容器中高壓物料竄入低壓系統(tǒng)
與反應容器相連的常壓或低壓容器、儲柜，由于反應容器中高壓物料的竄入，發(fā)生爆炸。如1991年8月22日，平頂山市樹脂廠發(fā)生重大火災事故就是由于聚合工段反應釜超壓，當班職工緊急處理時，未徹底關(guān)閉通往常壓下的泡沫捕集器的閥門，引起泡沫捕集器爆炸，隨后又引起整個工段的可燃性混合氣體爆炸。
6.水蒸氣或水漏入反應容器發(fā)生危險
采用水蒸氣加熱或水冷卻的反應容器，若水蒸氣或冷卻水漏入容器內(nèi)，容器內(nèi)物料遇水分解放熱，溫度、壓力急劇上升，造成沖料，發(fā)生火災。
7.反應容器泄放系統(tǒng)不合理引起事故
在物料泄放時，泄放口位置、高度必須按要求設(shè)置，排出的物料要進入事故槽，嚴禁排放不合理，避免排出的物料四處漂散，遇明火燃燒爆炸。
二、預防反應容器火災爆炸事故的措施
1.嚴格按照安全規(guī)程生產(chǎn)
反應容器的工藝規(guī)程需經(jīng)專門的科研和設(shè)計單位審定，沒有權(quán)威部門的相應鑒定，不允許隨意改變生產(chǎn)工藝。生產(chǎn)操作人員必須熟悉生產(chǎn)工藝規(guī)程、操作條件、原材料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)物的反應特性和火災爆炸危險性質(zhì)，杜絕操作失誤或任意更改工藝參數(shù)。
2.維護容器的耐壓強度
反應容器作為一種承壓設(shè)備，應嚴格按照壓力容器的設(shè)計、制造工藝進行，消除板材、焊接等質(zhì)量上的缺陷。容器在使用過程中要防止由于腐蝕等原因造成器壁變薄，耐壓強度降低。因此，容器要定期進行探檢、維修、耐壓試驗，確保容器的耐壓強度，并請權(quán)威部門進行登記、注冊，定期檢驗。
3.防止反應失控發(fā)生
按作業(yè)指導書嚴格監(jiān)測和控制反應容器內(nèi)的溫度、壓力、物料組成和投料順序等，以使反應保持正常。杜絕投料次序顛倒，如丙二醇甲醚的生產(chǎn)必須先投入過量的甲醇后才能加入環(huán)氧丙烷。如果順序顛倒則引起環(huán)氧丙烷的聚合放熱，后果不堪設(shè)想。同時對于生產(chǎn)原料、中間產(chǎn)品以及成品應有嚴格的質(zhì)量檢驗制度，保證其純度和含量，清除因有雜質(zhì)而引起的不安全因素。
4.抑制物料混合氣爆炸的危險性
在爆炸極限范圍之內(nèi)進行的反應，空氣或氧氣與反應原料的混合器宜放置在反應器進口附近，確保原料氣混合后立即進入反應器反應，減少可能發(fā)生爆炸的空間。還可采取原料氣和氧氣或空氣分別進料方式，以避免爆炸性混合物的形成。在接近爆炸極限條件下進行的反應，應嚴格控制原料氣與空氣或氧氣的混合比例。生產(chǎn)裝置要有自動化控制儀表、組分分析儀和安全聯(lián)鎖警報裝置。定期校驗儀表警報裝置，確保靈敏可靠。
對于具有可燃氣體或易燃液體蒸氣的反應容器，進料前必須用惰性氣體置換。反應完畢后同樣需要用惰性氣體置換掉容器內(nèi)的可燃氣體或蒸氣，才能放入空氣。置換必須徹底。
5.及時維修、清理設(shè)備管路內(nèi)結(jié)焦
要定期維修清除設(shè)備內(nèi)的污垢、焦狀物、聚合物，以保證設(shè)備傳熱良好，并防止其堵塞設(shè)備管道形成瞬間高壓爆裂和發(fā)生自燃。清除方法可用水沖刷器壁表面和管道，用氮氣或水蒸氣吹掃。清理時不得使用鐵質(zhì)工具或金屬條，清理出來的污物必須送至安全地點處理掉。如污垢、焦狀物等，可請專業(yè)清洗公司清理。
6.防止水漏入反應容器
反應容器的夾套和盤管冷卻系統(tǒng)的水位和水壓應略低于器內(nèi)的液位和液壓。為了能及時發(fā)現(xiàn)反應容器的裂紋或孔洞，在排水管可安裝自動電導報警器，當管中漏入極少物料時，水的導電率會發(fā)生變化，利用這種變化進行檢測并發(fā)出聲響警報。
7.確保證反應容器進出物料安全
為了防止進出物料因靜電火花發(fā)生燃燒爆炸，反應容器、管道、器具應采用靜電連線聯(lián)成一體，并進行接地，接地線必須連接牢靠，有足夠機械強度，并定期檢查。液體物料的輸送，必須通過控制流速限制靜電的產(chǎn)生。特殊的物料應應采用鋁管或不銹鋼金屬軟管。
反應容器卸料時，應采用真空卸料。裝卸料口開戶時，應盡量采用密閉措施，如果做不到，應安裝移動式的排氣罩進行通風。
8.配置防事故安全系統(tǒng)
反應容器應設(shè)防事故自動聯(lián)鎖系統(tǒng)，如設(shè)物料溫度與催化劑加入量的聯(lián)鎖裝置；壓力或溫度極限調(diào)節(jié)報警裝置。當參數(shù)越出安全規(guī)定范圍，能立即進行自動調(diào)節(jié)。若調(diào)節(jié)無效能發(fā)出報警信號，通告操作人員采取緊急措施排除故障。
為了保證反應容器內(nèi)壓力上升時能自動進行泄壓，必須在設(shè)備上安裝安全閥。對于不宜安裝安全閥或危險性較大的設(shè)備，可安裝爆破片。低壓系統(tǒng)與高壓系統(tǒng)反應器的連接處應設(shè)單向閥，以防止高壓反應器內(nèi)的物料竄入低壓系統(tǒng)發(fā)生爆炸。反應容器應備有事故排放罐，或排出反應物料的備用容器和放空管，在設(shè)備發(fā)生失控的緊急狀態(tài)下，可將物料通過放空管排出容器，防止事故擴大。反應生產(chǎn)崗位必須配備氮氣和水蒸氣半固定滅火裝置。
9.反應容器的安全排放
反應容器的放空管一般應安設(shè)在頂部，室內(nèi)容器安設(shè)的放空管應引出室外。放空管應有足夠高度，高于附近有人操作的最高設(shè)備2m以上，并保證排出的可燃氣體，應經(jīng)冷卻裝置冷卻后接至放空設(shè)施。放空管上應安裝阻火器或其他限制火焰的設(shè)備，以防止氣體在管道出口處著火，并使火焰擴散到工藝裝置中去。放空管應有良好的接地，管口應處在防雷保護范圍內(nèi)。
10.培訓事故處置方法
將消防知識宣傳和教育作為崗位培訓的一項重要內(nèi)容。尤其注意對生產(chǎn)操作人員進行應急措施培訓工作，掌握特殊情況下的應急措施、滅火與疏散方法。通報的國際、國內(nèi)的事故教訓和操作經(jīng)驗，提出事故的可能原因，以便及時能做出準確的判斷和正確采取處理辦法。
三、反應容器發(fā)生火災爆炸事故應急救援
在化工生產(chǎn)中當發(fā)生反應失控、大量泄漏或火災事故時，工廠應緊急啟動化學品安全生產(chǎn)消防應急預案，召集相關(guān)人員立即趕至現(xiàn)場。
1.成立應急指揮小組和救援分隊
應急救援小組由各救援小組組長組成，總經(jīng)理任組長，副總經(jīng)理任副組長各救援分隊如下：
通訊聯(lián)絡(luò)隊：擔負各隊之間聯(lián)絡(luò)與對外聯(lián)系通訊任務(wù)；
治安隊：擔負現(xiàn)場治安、交通指揮、設(shè)立警戒、指揮員工疏散；
防化應急隊：擔負查明事故原因、物料性質(zhì)，提出補救措施、搶救傷員、指導人員疏散；
消防隊：擔負開啟消防泵，現(xiàn)場消防稀釋，撲救火災等任務(wù)；
檢修搶險隊：擔負現(xiàn)場檢修、搶險等任務(wù)；
醫(yī)療救護隊：擔負現(xiàn)場人員救援人員的臨時救援防護等工作；
物資供應隊：擔負搶險物資的購買，物品的供應等任務(wù)；
運輸隊：擔負搶險物資及人員的運輸任務(wù)。
2.控制發(fā)生事故的危險區(qū)域
對危險區(qū)域?qū)嵤┛刂疲乐篃o關(guān)人員、車輛、明火等進入而引起的傷害及事故進一步擴大。
（1）清除火源：迅速關(guān)閉警戒區(qū)的救援人員的手機、電話機等通訊器材、關(guān)閉該區(qū)域的電器設(shè)備。
（2）實施警戒：以該反應器裝置為中心、裝置四周的主通道上設(shè)警戒線，由治安隊嚴格控制本公司及外來人員進入，禁止車輛通行。
3.偵檢反應容器事故現(xiàn)場
當泄漏未形成火災時，防化應急分隊派人身穿防化防火消防服，佩帶正式自給式空氣呼吸器進入泄漏地點查看，確定泄漏原因及現(xiàn)狀，并迅速匯報指揮小組，當已形成火災時，嚴禁人員進入。
4.控制反應容器事故的源頭
防化應急分隊把現(xiàn)場偵檢情況后，指揮小組應提出控制源頭的技術(shù)方案，并召集搶險搶修隊、消防隊落實控制源頭的方案。
（1）由搶修搶險隊派人穿防化服，佩戴保護用具，關(guān)閉與反應器相近的物料管線，并帶專用堵漏工具進入現(xiàn)場堵漏，如無法堵漏或泄漏嚴重應立即撤出相關(guān)人員，脫離危險現(xiàn)場。
（2）在搶險搶修對未進入現(xiàn)場時，應緊急啟動消防設(shè)施，根據(jù)物料的性能，使用有針對的滅火器材，同時啟動消防冷卻系統(tǒng)對四周裝置及區(qū)域進行保護。
（3）上級消防大隊趕至現(xiàn)場時應由上級消防領(lǐng)導統(tǒng)一調(diào)度、指揮。
5.反應容器四周物料的轉(zhuǎn)移
首先控制反應器內(nèi)物料的大量外泄，當一時無法控制泄漏時，事故應急指揮小組應緊急碰頭，撤離反應器內(nèi)的易燃物、可用自身機泵輸送，如無法輸送，或用專用槽車駁離，或用耐火耐溫的防火材料形成隔離墻，避免事態(tài)進一步擴大。
6.反應容器事故的緊急滅火
當泄漏發(fā)展到一定程度時，應按制定的企業(yè)滅火作戰(zhàn)方案執(zhí)行，集中兵力，一舉殲滅火勢，并迅速疏散所有的人員，只留守滅火作戰(zhàn)人員，防止人員傷亡。
7.清洗反應容器的污染區(qū)域
事故泄漏或火災爆炸事故得到控制前后，應做好善后工作
（1）利用消防用水和冷卻用水對污染的反應裝置進行沖洗，充分清洗剩余的物料和氣體。
（2）對參加救援和參加滅火作戰(zhàn)的人員應進行規(guī)范沖洗，不能對人員產(chǎn)生新的傷害。
（3）留守救援及消防人員現(xiàn)場值班24小時，避免未能徹底消除事故隱患，以免死灰復燃。
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